Summary
Bu çalışma, farklı yürüme hızları altında planlanmamış yürüyüş sonlandırması sırasında alt ekstremitenin biyomekanik özelliklerini karşılaştırdı. Normal ve hızlı yürüme hızlarına sahip on beş denekten elde edilen alt ektremite kinematik ve kinetik veriler hareket analiz sistemi ve plantar basınç platformu kullanılarak toplanarak elde edilmiştir.
Abstract
Beklenmedik uyaranların neden olduğu yürüyüş sonlandırması günlük yaşamda sık görülen bir durumdur. Bu çalışma, planlanmamış yürüyüş sonlandırması (UGT) sırasında meydana gelen alt ektremite biyomekanik değişiklikleri farklı yürüme hızları altında araştırmak için bir protokol sürmektedir. 15 erkek katılımcıdan sırasıyla normal yürüme hızı (NWS) ve hızlı yürüme hızında (FWS) bir yürüyüş yolunda UGT gerçekleştirmeleri istendi. Alt ektremite kinematik ve plantar basınç verilerini toplamak için hareket analiz sistemi ve plantar basınç platformu uygulandı. İki yürüme hızı arasındaki alt ektremite kinematik ve plantar basınç verilerindeki farklılıkları incelemek için eşleştirilmiş örneklenmiş T testi kullanılmıştır. Sonuçlar, SAGITTAL düzlemdeki kalça, diz ve ayak bileği eklemlerinde daha geniş hareket aralığının yanı sıra NWS ile karşılaştırıldığında FWS'de UGT sırasında ön ayak ve topuk bölgelerinde plantar basınç olduğunu gösterdi. Yürüme hızının artmasıyla denekler, FWS'nin daha büyük potansiyel yaralanma riskleri ile ilişkili olduğunu gösteren farklı alt ekft biyomekanik özellikler sergilediler.
Introduction
İnsan lokomotion multidisipliner yöntemlerle tanımlanması gereken son derece karmaşık bir süreç olarak kabul edilir1,2. En temsili yönü biyomekanik yaklaşımlar ile yürüyüş analizidir. İnsan yürüyüşü, başlatmadan sonlandırmaya kadar ilerlemeyi sürdürmeyi amaçlar ve dinamik denge pozisyon hareketinde tutulmalıdır. Yürüyüş sonlandırma (GT) yürüyüşün bir alt görevi olarak kapsamlı bir şekilde çalışılmış olsa da, daha az ilgi gördü. Serçe ve Tirosh3, incelemelerinde GT'yi, her iki ayağın da yer değiştirme ve zaman özelliklerine göre ileri veya geri hareket etmeyi bıraktığı motor kontrol süresi olarak tanımladı. Sabit hal yürüyüşü ile karşılaştırıldığında, GT'nin yürütülmesi süreci, postural stabilitenin daha yüksek kontrolünü ve nöromüsküler sistemin karmaşık entegrasyonunu ve işbirliğini talep eder4. GT sırasında, vücudun frenleme dürtüslerini hızla artırması ve yeni bir vücut dengesi oluşturmak için itiş dürtüslerini azaltması gerekir5,6. Planlanmamış yürüyüş sonlandırma (UGT), bilinmeyen bir uyarana stres yanıtıdır6. Birinin aniden durmasını gerektiren beklenmedik bir uyaranla karşılaştığında, ilk dinamik denge bozulacaktır. Vücudun kütle merkezinin (COM) sürekli kontrolüne ve geri bildirim kontrolüne duyulan ihtiyaç nedeniyle, UGT postüral kontrol ve stablity3,7için daha büyük bir zorluk oluşturur.
UGT'nin özellikle yaşlılarda ve denge bozukluğu olan hastalarda düşme ve yaralanmalara yol açan önemli bir faktör olduğu bildirilmiştir3,8. Daha yüksek yürüme hızları, UGT9sırasında motor kontrolünde ek bir düşüşe neden olabilir. Ridge ve ark.10, normal yürüme hızında (NWS) ve hızlı yürüme hızında (FWS) UGT sırasında çocukların tepe eklem açısı ve iç eklem momenti verilerini araştırdı. Sonuçlar, tercih edilen hıza kıyasla daha yüksek hızlarda daha büyük diz bükülme açıları ve uzatma anları gösterdi. Alt ekstremite eklemlerini çevreleyen ilgili kasların güçlendirilmesinin UGT sırasında yaralanma önleme için yararlı bir müdahale olabileceğini belirttiler.
Sabit hal yürüyüşü sırasında yürüme hızının alt eksabil biyomekanik karakter üzerindeki etkisi kapsamlı bir şekilde çalışılmış olsa da11,12,13, UGT'nin farklı yürüme hızları altındaki biyomekanik mekanizması sınırlıdır. Bilgimize göre, sadece üç çalışma özellikle sağlıklı bireylerin UGT performanslarını hız etkileri açısından değerlendirmiş9,10,14. Bununla birlikte, bu çalışmalardaki denekler esas olarak yaşlı14 ve çocuklar10UGT sırasında genç yetişkinlerin biyomekanik mekanizması hala belirsizdir. Alt ektremite kinematik ve plantar basınç, lokomotion biyomekaniklerin hassas bir analizini sağlayabilir ve bunlar ayrıca klinik yürüyüş tanıları için çok önemli bileşenler olarak kabul edilir15,16. Örneğin, Serrao ve ark.17, ani durma sırasında serebellar ataksili hastalar ile sağlıklı meslektaşları arasındaki klinik farklılıkları tespit etmek için alt ektremite kinematik verileri kullandı. Ayrıca, planlı yürüyüş sonlandırması (PGT) ile karşılaştırıldığında, UGT sırasında lateral metatarsalda daha büyük tepe basıncı ve kuvvet gözlenebilir7, bu da daha yüksek yaralanma riskleri ile ilişkili olabilir.
Bu nedenle, UGT'nin biyomekanik mekanizmalarını keşfetmek, yaralanma önleme ve daha fazla klinik araştırma için içgörüler sağlayabilir. Bu çalışma, UGT sırasında genç yetişkinlerde farklı yürüme hızları altında herhangi bir biyomekanik değişikliği araştırmak için bir protokol sunun. Yürüme hızındaki artışla birlikte, katılımcıların UGT sırasında farklı alt ekft biyomekanik özellikler sergileyeceği varsayılıyor.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Ningbo Üniversitesi İnsan Etik Kurulu bu deneyi onayladı. Tüm yazılı bilgilendirilmiş onay, UGT deneyinin amacı, gereksinimleri ve deneysel prosedürleri hakkında bilgilendirildikten sonra tüm deneklerden alınmıştır.
1. Yürüyüş için laboratuvar hazırlığı
- Kinematik: Hareket yakalama sistemi
- Sistemi kalibre ederken, akkor ışıkları kapatın ve pasif retro yansıtıcı işaretleyicilerle karıştırılabilecek olası yansıtıcı nesneleri kaldırın. Sekiz kızılötesi kameranın düzgün bir şekilde hedeflendiğine ve net ve makul bir görünüme sahip olduğundan emin olun.
- Uygun USB dongle'ı bilgisayarın paralel bağlantı noktasına takın. Hareket yakalama kızılötesi kameralarını ve analogdan dijitale dönüştürücüyü aç.
- Bilgisayardaki izleme yazılımını açın ve sekiz kızılötesi kameranın başlatılması için zaman verin. "Kaynaklar" bölmesinin "Yerel Sistem" düğümünü seçin. Donanım bağlantısı doğruysa her kamera düğümü yeşil ışık gösterir.
- Kamera görünümü bölmesinde sistem parametrelerini ayarlayın: Flaş Yoğunluğunu 0,95 - 1, Eşik değerini 0,2 - 0,4' e, Kazanç'ı çarpı 1'e (x1), Gri Tonlama Modunu Otomatik'e, Minimum Döngüsellik Oranını 0,5'e ve Maksimum Blob Yüksekliğini 50'ye ayarlayın.
- 5 işaretleyiciden oluşan T çerçevesini hareket yakalama alanının ortasına koyun. 2B modu kullanarak tüm kameraları seçin ve kalibrasyon değneğini (T-frame) herhangi bir parazit ve/veya eser olmadan görüntüleyebildiğine onaylayın. Araç çubuğundaki "Sistem Hazırlığı" öğesini tıklatın ve T-Frame açılan listesinden 5 işaretli Değnek ve T-Frame kalibrasyon nesnesini seçin.
- "Araç" bölmesinde, "Sistem Hazırlama" düğmesini seçin ve " Kameraları Kalibre>bölümündeki "Başlat" düğmesini tıklatın. Daha sonra yakalama aralığındaki T çerçevesini fiziksel olarak sallayın. Kızılötesi kameralardaki mavi ışıklar yanıp sönmeyi durdurduğunda eylemi durdurun. Kalibrasyon İşlemi "% 100" de tamamlanana ve " %0" a dönene kadar ilerleme çubuğunu izleyin.
NOT: Görüntü Hatası değerlerinin 0,3'ten küçük olduğundan emin olun. - T çerçevesini zemine (hareket yakalama alanının ortası) koyun ve T-frame'in eksenlerinin başlık yönüyle tutarlı olduğundan emin olun.
- Araç bölmesindeki " SesKaynağı Ayarla" bölümünün altındaki "Başlat" düğmesini seçin.
- Plantar basınç: Basınç platformu
- 2 m basınç platformunu test alanının ortasına koyun. Basınç platformunun etrafında görüntülenen sekiz kızılötesi kameraya dikkat edin.
- Basınç platformunu doğrusal bir şekilde A, B, C ve D (her alan 50 cm * 50 cm) olmak üzere dört ortalama alana bölün ve bunları bir alfabe etiketi / etiketi ile ayırt edin (Şekil 1).
- Bilgisayarı ve basınç platformunu tescilli veri kablosuyla bağlı tutun.
- Masaüstündeki yazılım simgesini çift tıklatın.
- Kalibrasyon Ekranındaki "Ağırlık Kalibrasyonu" nu tıklayın ve bir personelin vücut kütlesini girin. Basınç platformundan ayrılmadan önce sistem otomatik olarak kalibrasyonu tamamlayana kadar bekleyerek basınç platformunda durmasını isteyin.
Şekil 1: Deneysel protokol. Denekler sonlandırma sinyalini topuk alanına (A) dokunduğunda aldıysa, UGT yürütülür, böylece konu alanda(B)durur. Kinematik ve plantar basınç verileri senkron olarak toplandı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
2. Katılımcı hazırlığı
- UGT testinden önce tüm deneklerle görüşerek deneysel hedefler ve prosedürler hakkında basit bir açıklama sağlayın. Temel dahil etme kriterlerini karşılayan konulardan yazılı bilgilendirilmiş onay alın.
- Fiziksel olarak aktif erkek yetişkinler olan, sağ bacağı baskın olan, herhangi bir işitme bozukluğu olmayan, alt ektremite bozukluğu olmayan ve son altı ay içinde yaralanmaya maruz kalmamış katılımcıları dahil edin.
NOT: Deneysel koşulları karşılayan 15 erkek denek (yaş: 24.1 ± 0.8 yıl; boy: 175.7 ± 2.8 cm; vücut ağırlığı: 68.3 ± 3.3 kg; ayak uzunluğu: 252.7 ± 2.1 mm) bu teste dahil edildi.
- Fiziksel olarak aktif erkek yetişkinler olan, sağ bacağı baskın olan, herhangi bir işitme bozukluğu olmayan, alt ektremite bozukluğu olmayan ve son altı ay içinde yaralanmaya maruz kalmamış katılımcıları dahil edin.
- Tüm deneklerin anket anketi doldurmalarına izin verin.
NOT: Sorular şunlardır: Koşu veya diğer fiziksel aktiviteler geçmişiniz oldu mu? Bir haftada ne sıklıkta fiziksel aktivite yaparsınız? Profesyonel atletizm eğitimin var mı? Son altı ayda hiç alt ektremite bozukluğu ve yaralanma yaşadınız mı? - Tüm deneklerin aynı tişörtleri ve dar pantolonları giydiğini sağlayın.
- Vernier kaliper veya küçük antropometre kullanarak deneklerin ayakta durma yüksekliğini (mm) ve vücut ağırlığını (kg), alt ektremite uzunluğunu (mm), diz genişliğini (mm) ve sol ve sağ bacağın ayak bileği genişliğini (mm) ölçün.
NOT: Üst iliak omurgadan ayak bileği medial kondyle'a kadar alt ekstremite uzunluğunu ölçün; lateralden medial diz kondylesine kadar diz genişliği; yanaldan medial ayak bileği kondylesine kadar ayak bileği genişliği. - Vücut kıllarını uygun şekilde tıraş edin ve alkol mendilleri kullanarak fazla terleri çıkarın. Eklemlere ve segmentlere işaret yerleştirme için anatomik kemikli yer işaretlerinin cilt bölgelerini hazırlayın.
NOT: Bu çalışmada ön üstün iliak omurga (LASI/RASI), posterior-superior iliak omurga (LPSI/RPSI), lateral orta uyluk (LTHI/RTHI), lateral diz (L) dahil olmak üzere16yansıtıcı belirteç kullanılmıştır.KNE/RKNE), lateral orta sap (LTIB/RTIB), lateral malleolus (LANK/RANK), ikinci metatarsal kafa (LTOE/RTOE) ve calcaneus (LHEE/RHEE) (Şekil 2). - 16 anatomik simgesel yapıyı tanımlayın. Yer işaretlerine, çift taraflı yapışkan bantlarla pasif retro yansıtıcı işaretleyiciler takın.
- Test ortamına uyum sağlamak ve hafif çalışma ve esneme ile ısınmak için her bir konuya 5 dakika verin.
Şekil 2: Alt uzuvlara bağlı yansıtıcı belirteçler. (A) yan, (B) ön ve (C) arka. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
3. Statik kalibrasyon
- Kinematik: Hareket yakalama sistemi
- İzleme yazılımında, bir veritabanı oluşturmak için araç çubuğunda "Yeni Veritabanı" nı bulun. "Veri Yönetimi" bölmesini açmak için " VeriYönetimi" ni tıklatın ve sırayla " YeniHasta Sınıflandırması", " YeniHasta" ve "Yeni Oturum" düğmesini tıklatın. "Kaynaklar" penceresine dönün, konu oluşturmak için "Yeni Bir Konu Oluştur" düğmesini seçin ve "Özellikler" bölmesine yükseklik (mm), vücut ağırlığı (kg), bacak uzunluğu (mm), diz genişliği (mm) ve ayak bileği genişliği (mm) değerlerini girin.
- "Canlı Yayına Geç" i tıklatın ve sonra "Görünüm" bölmesindeki "Yatay Böl" ü tıklatın. Ardından Yörünge sayısını görüntülemek için grafiği seçin.
NOT: 16 işaretçinin tümünde görünür olduğundan emin olmak için "3D Perspektif" bölmesini işaretleyin. - Deneklerden A alanında hareketsiz durmalarınıisteyin. "Dur" düğmesine tıklamadan önce yaklaşık 200 kare görüntü yakalandı.
- "Araçlar" bölmesinde, "İşlem Hattı" düğmesini bulun ve yakalanan tüm işaretçilerin yeni bir 3D görüntüsünü oluşturmak için "Yeniden yapılandırma işlem hattını çalıştır" ı tıklatın. İşaretçiler listesinde tanımlayın ve ilgili etiketleri işaretçilere el ile uygulayın. Kaydetmek ve çıkmak için "ESC" tuşuna basın.
- Araç çubuğunda "Konu Hazırlama" ve "Konu Kalibrasyonu" nu seçin ve açılırmenüden" Statik eklenti yürüyüşü " seçeneğini belirleyin.
- "Statik Ayarlar" bölmesinde "Sol Ayak" ve "Sağ Ayak" ı seçin ve "Başlat" ı tıklatın. Ardından statik modeli kaydedin.
- Plantar basınç: Basınç platformu
- Yazılımda, yeni bir hasta eklemek için "Veritabanı" nı tıklatın. Atanan konu numarasını " HastaEkle" bölmesine girin. Ardından, "Ekle" yi tıklatın.
- "Dinamik" i tıklatın ve vücut ağırlığını ve ayakkabı boyutunu girin. Ardından, "Tamam" ı tıklatın.
4. Dinamik denemeler
- Deneğin başlangıç pozisyonunda olmasını isteyin.
- Yazılım İşlemleri
NOT: İki tür yazılım başlatma (Hareket yakalama sistemi: "Yakala" düğmesine tıklayın; Basınç platformu: tıklayın "Yakala" düğmesi) ve bitiş (Hareket yakalama sistemi: tıklayın "Durdur" düğmesi; Basınç platformu: aynı anda "Ölçümü Kaydet" düğmesine tıklayın.- Kinematik: Hareket yakalama sistemi
- "Kaynaklar" bölmesinde "Canlı Yayına Geç" düğmesini seçin ve sağ araç çubuğunda "Yakala" yı tıklatın. Yukarıdan aşağıya "Deneme Türü" ve "Oturum" u bulun ve "Deneme" açıklamasını düzenleyin.
- Deneklerden 4.3'te açıklandığı gibi UGT testi yapmalarını isteyin.
- UGT testini bitirdikten sonra, veri toplama denemesini sonlandırmak için "Durdur" u tıklatın. Yukarıdaki adımları 5 kez tekrarlayın.
- Plantar basınç: Basınç platformu
- UGT denemelerini başlatmadan önce "Ölç" düğmesini seçin.
- UGT testini bitirdikten sonra, verileri kaydetmek için "Ölçümü Kaydet" düğmesini tıklatın. Yukarıdaki adımları 5 kez tekrarlayın.
- Kinematik: Hareket yakalama sistemi
- UGT denemeleri
- Deneklerden NWS'lerinde bir yürüyüş yolu boyunca yürümelerini isteyin ve sırasıyla A ve B bölgesini geçmek için baskın bacağı ve baskın olmayan bacağı kullanmalarını ve son olarak basınç platformundaki D bölgesinde durmalarını söyleyin.
- Sonlandırma sinyali verildiğinde, B bölgesinde hızlı bir şekilde durmaları gerektiğini deneğe bildirin.
- Topuk A bölgesine dokunduğunda sonlandırma sinyalini rastgele sağlayın, UGT'nin yürütüldüğünden ve deneklerin B alanında hızlı bir şekilde durduğundan emin olun (Şekil 1). Personel rastgele kırmızı bir zil çalarak sonlandırma sinyalini gönderir ve çalma olasılığı yaklaşık% 20 oranında kontrol edildi. En az beş ardışık UGT denemesi yakalayın.
NOT: Her iki deneme arasında 2 dakikalık bir dinlenme aralığı vardır. - Basınç platformu yazılımını kullanarak her bir konunun yürüme hızını hesaplayın. Ardından, FWS'yi NWS'nin% 125'i olarak hesaplayın.
- FWS için yukarıdaki UGT testini tekrarlayın. FWS protokolünü kullanarak en az 5 ardışık UGT denemesi yakalayın.
5. İşlem sonrası
- Kinematik: Hareket yakalama sistemi
- Araç çubuğunda "Veri Yönetimi" düğmesini bulun ve "Veri Yönetimi" bölmesinde deneme adını çift tıklatın. Ardından, 3B dinamik modeliyeniden oluşturmakiçin " Yeniden Yapılandır " ve "Etiket" i seçin.
- "Zaman" çubuğunda, gerekli zaman aralığını ayarlamak için mavi üçgenleri hareket ettinin (UGT sırasında duruş aşaması için).
- "Zaman" çubuğuna tıklayın. Ardından , "Bağlam" menüsünde "İlgi Alanına Yakınlaştır" ı tıklatın.
- Etiket noktalarını tanımlamak ve kontrol etmek için "Etiket" düğmesini tıklatın. Adımların statik tanımlama işlemiyle aynı olduğundan emin olun.
NOT: Bazı eksik kimlik işaretleyicilerini doldurun ve etiketlenmemiş işaretleyicileri silin (gerekirse). - "Konu Kalibrasyonu" bölmesinde "Dinamik Eklenti Yürüyüşü" ni seçin. Ardından, verileri çalıştırmak için "Başlat" düğmesini tıklatın. Veri çözümlemesi oluşturmak için dinamik denemeleri ".csv" biçiminde dışa aktar.
- 10 Hz kesme frekanslı dördüncü derece düşük geçişli Butterworth filtresi kullanın ve eklem açısının verilerini dışa aktarın.
- Sagittal düzlemde üç eklemin (kalça, diz ve ayak bileği) hareket aralığını (ROM) hesaplayın.
NOT: Sagittal hareket düzlemlerindeki kalça, diz ve ayak bileğinin maksimum açıları ile minimum açıları arasındaki farkları ROM'lar olarak tanımlayın. - Her konudan on denemenin (NWS için 5 ve FWS için 5) (M) ve standart sapmalarını (SD) hesaplayın.
- Plantar basınç: Basınç platformu
- İlgili konuların "Ölçümler" menüsünden deneme adını seçin. Verileri açmak için "Dinamik" düğmesini tıklatın.
- "El ile" seçimini tıklatın. İlgi çekici adımı (GT sırasında duruş aşaması) seçmek için "Sol Fare" düğmesini kullanın. Kaydetmek için "Tamam" düğmesini tıklatın.
- Ayarlamalar yapmak için "Bölge Bölümü" ve " El ileBölge Seçimi" ni tıklatın. Ardından kaydetmek için "Kabul Et" düğmesini tıklatın.
- "Basınçlar-Kuvvetler" ekranını açın ve "Bölge Grafiği Kompozisyonu" penceresini açmak için "Grafik Kompozisyonu" düğmesini tıklatın. Big Toe (BT), Other Toes (OT), First Metatarsal (M1), Second Metatarsals (M2), Third Metatarsal (M3), Fourth Metatarsal (M4), Fifth Metatarsal (M5), Mid-Foot (MF), Medial Heel (MH) ve Lateral Heel (LH) dahil olmak üzere 10 anatomik bölgeyi ayırın. Ardından kaydetmek için "Tamam" düğmesini tıklatın.
- Maksimum basınç, maksimum kuvvet ve temas alanı da dahil olmak üzere plantar basınç verilerini dışa aktarmak için "Parametre Tablosu" nu tıklayın.
- Her konudan 10 deneme (NWS için 5 ve FWS için 5) için Araçları ve SD'leri hesaplayın.
6. İstatistiksel analiz
- Tüm değişkenler için normal dağılımı denetlemek için Shapiro-Wilks testlerini gerçekleştirin. NWS ve FWS'de UGT sırasında alt ektremite kinematik ve plantar basınç verilerini karşılaştırmak için Eşleştirilmiş örneklenmiş T testlerini kullanın. Önem düzeyini p < 0,05 olarak ayarlayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
15 denek nws ve FWS ortalama & SD değerleri sırasıyla 1.33 ± 0.07m/s ve 1.62 ± 0.11m/s oldu.
Şekil 3, NWS ve FWS'de UGT sırasında sagittal düzlemdeki kalça, diz ve ayak bileği eklemlerinin ortalama ROM'unu göstermektedir. NWS ile karşılaştırıldığında, FWS'de üç eklemin ROM'u önemli ölçüde arttı (p<0.05). Ayrıntılı olarak, kalça, diz ve ayak bileği eklemlerinin ROM'u 22.26'dan 3.03'± yükseldi, 29,72 ± 5,14 ve 24,92 ± 4,17 ile 25,98 ± 2,94, 31,61 ± 4,34 ve 28,05 ± 5,59 (Şekil 3).
Şekil 3: UGT sırasında sagittal düzlemdeki üç eklemin ROM'ları farklı hızlarda. Hata çubukları standart sapmayı gösterir. * önem düzeyini gösterir (p<0.05). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4, NWS ve FWS'de UGT sırasında maksimum basınç (Şekil 4A), maksimum kuvvet (Şekil 4B) ve temas alanı (Şekil 4C) dahil olmak üzere plantar basınç verilerini göstermektedir. NWS ile karşılaştırıldığında, BT, M1, M2, M3, MH ve LH'deki maksimum basınç FWS'de UGT sırasında önemli ölçüde artmıştır (p<0.05). Benzer şekilde, maksimum kuvvet için FWS'de BT, M1, M2, M3, MH ve LH'de NWS'ye (p<0.05) kıyasla önemli bir artış gözlenmiştir. Bununla birlikte, OT, M4, M5 ve MF bölgeleri için herhangi bir parametrede önemli bir fark oluşmadı (p>0.05). Temas alanındaki farklılıklar esas olarak topuk bölgesine, yani MH ve LH'ye odaklandı ve her ikisi de NWS ile karşılaştırıldığında FWS'de büyük ölçüde arttı (p<0.05).
Şekil 4: Plantar basınç verileri. Bu, UGT sırasında farklı hızlarda maksimum basınç (A), maksimum kuvvet (B) ve temas alanı (C) içerir. Hata çubukları standart sapmayı gösterir. * önem düzeyini gösterir (p<0.05). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
UGT sırasında yürüyüş biyomekaniklerini analiz eden önceki çalışmaların çoğu, biyomekanik değerlendirmelerinde yürüme hızının önemini atlar. Bu nedenle, bu çalışma, hız ile ilgili etkileri ortaya çıkarmak amacıyla NWS ve FWS'de UGT'de meydana gelen alt ekft biyomekanik değişiklikleri araştırdı.
NWS ve FWS'de UGT sırasında sagittal düzlemdeki kalça, diz ve ayak bileği eklemlerinin ROM'unda önemli farklılıklar bulunmuştur. Bulgularımız, FWS'deki UGT sırasında sagittal düzlemdeki 3 eklemin NWS ile karşılaştırıldığında daha fazla ROM'u olduğunu gösterdi. Bu sonuçlar, yürüme sırasında hızların etkisi açısından önceki çalışma ile neredeyse tutarlıydı19. Ridge ve ark.10, FWS'de UGT sırasında diz ve kalça ekleminde NWS'den daha büyük tepe fleksiyon açıları buldu. Daha büyük sagittal diz ROM artan yürüyüş hızı nedeniyle telafi edici bir hareket olabilir20UGT sırasında daha fazla diz etkisinden kaynaklanır. Daha geniş kalça, diz ve ayak bileği eklem hareketi aralığı ile stabilize edilen denekler, daha hızlı sonlandırma sürelerine katkıda bulunabilir, ancak stabilite için daha fazla eklem ekstensör aktivitesine de ihtiyaç duyabilir21.
Ayrıca, maksimum basınç, maksimum kuvvet ve temas alanı dahil olmak üzere plantar basınç verilerinin FWS'de UGT sırasında NWS ile karşılaştırıldığında arttığı belirtilmelidir. Maksimum basınç ve kuvvet için, önemli farklılıklar esas olarak önceki çalışma ile tutarlı olan medial ön ayak ve topuk üzerine odaklanmıştır22. Bu çalışmada, lateral metatarsallardaki plantar basınç da artmış olsa da, hızlar arasında önemli bir fark yoktu. Medial-lateral plantar basınç arasındaki dengesizlik, UGT7sırasında medial-lateral stabilitede azalmaya neden olabilir. Topuktaki aşırı tepe basınçları, stres kırıkları gibi ayak yaralanması riskini artırabilir23,24. Ayrıca, önemli ölçüde artan temas alanları, terminal salıncak fazı ve vücut kütlesinin çoğu bu faz25sırasında yüklendikten sonra başlangıçta zeminle temas eden kalcaneus ile ilgili olabilecek MH ve LH'de sergilenmiştir.
Sonuçlar, protokoldeki birkaç önemli adımda sayılır. İlk olarak, anatomik işaretleri tanımlayın ve belirteçleri deneklerin cildine doğru bir şekilde takın. İşaretleyicinin düşme veya kayma olasılığını azaltmak için işaretleyicilerin hipoalerjenik çift taraflı yapışkan bantla cilde güvenli bir şekilde yerleştirildiklerinden emin olun. İkinci olarak, sonlandırılan sinyalin sabit fazdaki deneklere gönderilmesi hayati önem taşır. Hatayı azaltmak için, tüm denemelerde gönderilen sinyal aynı personel tarafından gerçekleştirildi. Üçüncüsü, plantar'ın anatomik bölgelerin yapay bölünmesinin doğru olduğundan emin olun. Ayrıca, bu çalışma ile ilgili bazı sınırlamalar da vardır. İlk olarak, başlangıçta değişkenleri kontrol etmek amacıyla yapılan çalışmaya hiçbir kadın denek katılmadı. İkinci olarak, çalışmada alt ektremite kas aktiviteleri toplanmadı. Kas aktivasyonu, UGT9,14sırasında alt ekft biyomekanik karakterin çıkarılmasında çok önemlidir ve UGT sırasında biyomekanik mekanizma hakkında ek içgörüler için gelecekteki çalışmada yürüme hızının alt ekft kas aktiviteleri üzerindeki etkisini araştırmaya hazırız.
Bu çalışmanın sonuçları, yürüme hızlarındaki artışlar meydana geldiğinde deneklerin UGT sırasında farklı alt ektremite biyomekanik özellikler gösterdiğini göstermektedir. Bu sonuç, özellikle FWS'de yürüme hızlarındaki artışın potansiyel yaralanma riskinin daha fazla olabileceğinin bir göstergesi olabilir. Ayrıca, plantar basınç, alt ekstremite eklemlerinin kinematiği ve spor yaralanmaları arasında daha önce araştırılmış ilişkiler göz önüne alındığında, bu çalışmanın sonuçları, farklı hızlarda yürüme sonlandırma denemelerinin klinik biyomekanik performansın teşhisi ve rehabilitasyon tedavisinin değerlendirilmesi için etkili bir araç olarak kullanılabileceğini göstermektedir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar tarafından potansiyel bir çıkar çatışması bildirilmedi.
Acknowledgments
NSFC-RSE Ortak Projesi (81911530253), Çin Ulusal Anahtar Ar-Ge Programı (2018YFF0300905) ve Ningbo Üniversitesi'nde K.C. Wong Magna Fonu.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 14 mm Diameter Passive Retro-reflective Marker | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | n=16 | |
| Double Adhesive Tape | Minnesota Mining and Manufacturing Corporation, Minnesota, USA | For fixing markers to skin | |
| Motion Tracking Cameras | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | n= 8 | |
| T-Frame | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | - | |
| Valid Dongle | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | Vicon Nexus 1.4.116 | |
| Vicon Datastation ADC | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | - | |
| Pressure platform | RSscan International, Olen, Belgium | - |
References
- Cappozzo, A.
- Gao, Z., Mei, Q., Fekete, G., Baker, J., Gu, Y. The Effect of Prolonged Running on the Symmetry of Biomechanical Variables of the Lower Limb Joints. Symmetry. 12, 720 (2020).
- Sparrow, W. A., Tirosh, O. Gait termination: a review of experimental methods and the effects of ageing and gait pathologies. Gait & Posture. 22 (4), 362-371 (2005).
- Conte, C., et al. Planned Gait Termination in Cerebellar Ataxias. The Cerebellum. 11 (4), 896-904 (2012).
- Bishop, M. D., Brunt, D., Pathare, N., Patel, B. The interaction between leading and trailing limbs during stopping in humans. Neuroscience Letters. 323 (1), 1-4 (2002).
- Jaeger, R. J., Vanitchatchavan, P. Ground reaction forces during termination of human gait. Journal of Biomechanics. 25 (10), 1233-1236 (1992).
- Cen, X., Jiang, X., Gu, Y. Do different muscle strength levels affect stability during unplanned gait termination. Acta of Bioengineering and Biomechanics. 21 (4), 27-35 (2019).
- O'Kane, F. W., McGibbon, C. A., Krebs, D. E. Kinetic analysis of planned gait termination in healthy subjects and patients with balance disorders. Gait & Posture. 17 (2), 170-179 (2003).
- Bishop, M., Brunt, D., Pathare, N., Patel, B. The effect of velocity on the strategies used during gait termination. Gait & Posture. 20 (2), 134-139 (2004).
- Ridge, S. T., Henley, J., Manal, K., Miller, F., Richards, J. G. Biomechanical analysis of gait termination in 11–17year old youth at preferred and fast walking speeds. Human Movement Science. 49, 178-185 (2016).
- Sun, D., Fekete, G., Mei, Q., Gu, Y. The effect of walking speed on the foot inter-segment kinematics, ground reaction forces and lower limb joint moments. PeerJ. 6, 5517 (2018).
- Eerdekens, M., Deschamps, K., Staes, F. The impact of walking speed on the kinetic behaviour of different foot joints. Gait & Posture. 68, 375-381 (2019).
- Wang, Z. p, Qiu, Q. e, Chen, S. h, Chen, B. c, Lv, X. t Effects of Unstable Shoes on Lower Limbs with Different Speeds. Physical Activity and Health. 3, 82-88 (2019).
- Tirosh, O., Sparrow, W. A. Age and walking speed effects on muscle recruitment in gait termination. Gait & Posture. 21 (3), 279-288 (2005).
- Xiang, L., Mei, Q., Fernandez, J., Gu, Y. A biomechanical assessment of the acute hallux abduction manipulation intervention. Gait & Posture. 76, 210-217 (2020).
- Zhou, H., Ugbolue, U. C. Is There a Relationship Between Strike Pattern and Injury During Running: A Review. Physical Activity and Health. 3 (1), 127-134 (2019).
- Serrao, M., et al. Sudden Stopping in Patients with Cerebellar Ataxia. The Cerebellum. 12 (5), 607-616 (2013).
- Zhang, Y., et al. Using Gold-standard Gait Analysis Methods to Assess Experience Effects on Lower-limb Mechanics During Moderate High-heeled Jogging and Running. Journal of Visualized Experiments. (127), e55714 (2017).
- Buddhadev, H. H., Barbee, C. E. Redistribution of joint moments and work in older women with and without hallux valgus at two walking speeds. Gait & Posture. 77, 112-117 (2020).
- Yu, P., et al. Morphology-Related Foot Function Analysis: Implications for Jumping and Running. Applied Sciences. 9 (16), 3236 (2019).
- Ridge, S. T., Henley, J., Manal, K., Miller, F., Richards, J. G. Kinematic and kinetic analysis of planned and unplanned gait termination in children. Gait & Posture. 37 (2), 178-182 (2013).
- Burnfield, J. M., Few, C. D., Mohamed, O. S., Perry, J. The influence of walking speed and footwear on plantar pressures in older adults. Clinical Biomechanics. 19 (1), 78-84 (2004).
- Cen, X., Xu, D., Baker, J. S., Gu, Y. Effect of additional body weight on arch index and dynamic plantar pressure distribution during walking and gait termination. PeerJ. 8, 8998 (2020).
- Chatzipapas, C. N., et al. Stress Fractures in Military Men and Bone Quality Related Factors. International Journal of Sports Medicine. 29 (11), 922-926 (2008).
- Cen, X., Xu, D., Baker, J. S., Gu, Y. Association of Arch Stiffness with Plantar Impulse Distribution during Walking, Running, and Gait Termination. International Journal of Environmental Research and Public Health. 17 (6), 2090 (2020).
